一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112408984A(43)申请公布日2021.02.26(21)申请号202011199648.8(22)申请日2020.10.29(71)申请人航天材料及工艺研究所地址100076北京市丰台区南大红门路1号(72)发明人向会敏赵子樊周延春彭志坚戴付志(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人范晓毅(51)Int.Cl.C04B35/50(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/645(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷及其制备方法，该高熵陶瓷由以下等摩尔配比的原料制得：氧化钇1份、氧化钕1份、氧化钐1份、氧化铕1份、氧化镱1份、氧化铒1份、氧化铌1份、氧化钽1份。该耐高温近红外吸收高熵陶瓷纯度不低于99wt％，相对密度不低于98％，在0.25‑2.5微米的近红外波段吸收率不低于0.9。本发明利用高熵技术，通过在铌钽酸盐中同时引入不低于6种稀土金属元素，调节禁带宽度的吸收能级，使其与近红外波长相匹配，得到一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷，工艺过程简单快速，灵活可控。CN112408984ACN112408984A权利要求书1/2页1.一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷，其特征在于，该陶瓷由以下摩尔配比的原料制得：2.根据权利要求1所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷，其特征在于，原料组分中氧化钇、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化镱、氧化铒、氧化铌以及氧化钽为粉体材料。3.根据权利要求1所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷，其特征在于，原料组分中氧化钇、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化镱、氧化铒、氧化铌以及氧化钽粒径≤2微米。4.根据权利要求1所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷，其特征在于，所述耐高温近红外吸收高熵陶瓷纯度不低于99wt％，相对密度不低于98％，在0.25-2.5微米的近红外波段吸收率不低于0.9。5.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将原料粉末在球磨罐中与无水乙醇进行混合，得到混合均匀的料浆；(2)所得料浆干燥处理得到混合粉末，后进行煅烧，得到陶瓷粉体；(3)所得陶瓷粉体放入放电等离子烧结炉中进行高温烧结，气氛为真空。6.根据权利要求5所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，混合时间为6～12h。7.根据权利要求5所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，煅烧温度≥1450℃，煅烧时间为1-3h。8.根据权利要求5所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烧结温度不低于所述步骤(2)中煅烧温度。9.根据权利要求5或8任一项所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烧结温度为1600～1700℃。10.根据权利要求5所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烧结时间≤30min，烧结压强为20～40MPa。2CN112408984A权利要求书2/2页11.根据权利要求10所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烧结时间为3～10min。12.根据权利要求5所述的一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烧结升温速率为50～120℃/min。3CN112408984A说明书1/6页一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷及其制备方法技术领域[0001]本发明属于高温热防护陶瓷领域，涉及一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷及其制备方法，尤其涉及一种高纯度、高相对密度、高近红外吸收高熵陶瓷及其制备方法。背景技术[0002]新一代的高超声速飞行器的热防护材料表面需要涂覆一层具有高红外发射率(即吸收率)的材料以提高热防护材料在高温及超高温下的热防护能力。但目前高红外发射率的材料在红外波段发射率不足，同时还面临高温下结构不稳定及氧化的问题，会近一步降低其在高温及超高温下的红外发射率，导致热防护材料的热防护能力下降，影响飞行器服役的可靠性。[0003]目前，国内外广泛应用的红外防护材料主要是非氧化物陶瓷，如碳化硅或硼化硅，其红外发射率能够达到0.8至0.9左右，然而，这类非氧化物陶瓷存在抗氧化能力差的问题，无法在高温氧化气氛下长期保持稳定，导致热防护材料的热防护能力下降，影响飞行器服役的可靠性。[0004]另一方面，在高温氧化物体系红外辐射材料的开发方面，以堇青石陶瓷，铁酸盐非晶陶瓷，磁铅矿型六铝酸盐陶瓷等为代表的材料也得到了较大的关注，其红外发射率一般处于0